Лабораторная работа n 3 «Изучение нелинейных цепей постоянного тока» Цель работы:

• усвоение понятий вольтамперной характеристики, статического и дифференциального сопротивлений нелинейного элемента;

• приобретение навыков применения правил Кирхгофа для анализа нелинейных цепей;

• изучение последовательного и параллельного соединений нелинейных элементов;

• приобретение навыков использования метода эквивалентного генератора для анализа нелинейной цепи.

В этой лабораторной работе изучаются нелинейные элементы, их вольтамперные характеристики (ВАХ) и методы анализа нелинейных цепей. ВАХ (для U>0) лампы накаливания (ЛН) и полупроводникового диода (VD) приведены на рис. 4. В области отрицательных напряжений ЛН имеет такую же вольтамперную характеристику, у диода токи при U<0 существенно меньше.

Рис. 4. Вольтамперные характеристики диода и лампы накаливания

Схемы цепей изображены на рис. 5 (а и б).

а) б)

Рис. 5. Схема цепи для определения ВАХ нелинейного элемента: а) опыт с лампой накаливания ЛН; б) опыт с полупроводниковыми диодами VD.

Цепь состоит из нелинейного элемента, подключённого к источнику постоянного напряжения Е, и двух мультиметров. В качестве нелинейных элементов поочерёдно используются малогабаритная лампа накаливания ЛН и полупроводниковый диод VD (один или два, соединённые последовательно). Мультиметры используются для измерения напряжения на зажимах нелинейного элемента и его тока. В качестве источника постоянного напряжения используется регулируемый источник 0…15 В из лабораторного блока генераторов. В опыте с лампой накаливания (см. рис. 5а) дополнительный резистор R, показанный пунктирной линией, устанавливайте только при выполнении п. 3 программы работы.

В опыте с полупроводниковыми диодами (см. рис. 5б) введите в цепь дополнительно резистор R_E. Это позволит ограничить напряжение и ток диодов при максимальном напряжении на зажимах генератора.

Число используемых диодов и номинальные сопротивления резисторов R_E, R приведены в таблице 6. Значение ЭДС E_A используется только один раз – при выполнении п. 6 программы.

Таблица 6

Подгруппа / бригада	R, Ом	RE , Ом	n	EA , В	Подгруппа / бригада	R, Ом	RE , Ом	n	EA , В
1 / 1	100	133	1	7	2 / 1	147	110	2	14
1 / 2	110	122	2	9	2 / 2	133	122	1	12
1 / 3	122	110	1	11	2 / 3	122	133	2	10
1 / 4	133	100	2	13	2 / 4	110	147	1	8

Рекомендуемая форма таблицы для результатов измерений дана ниже.

Лампа накаливания					Полупроводниковый диод
ВАХ ЛН		Статичес кое сопротивление ЛН	Параллельное соединение ЛН и R		Последовательное соединение диодов		Напряжение одного диода	Статичес кое сопротивление
U	I	Rст	U	I	IVD	Un	UVD ,	Rст
В	мА	Ом	В	мА		В		Ом
0	0	–	0	0	0	0	0	–
1	5	200	1	15	1	0,2	0,1	100
…	…	…	…	…	…	…	…	…